Stal 20HNM, 22HNM stal do nawęglania stopowa chromowo-niklowo-molibdenowa stal konstrukcyjna PN-89/H-84030.02 20NiCrMo2-2, 1.6523, 1.6522, 1.6526, 20NiCrMo2, 21NiCrMoS2, 8620H, 20NCD2
Porównanie składu chemicznego 20HNM, 22HNM z zamiennikami 20NiCrMo2-2, 1.6523, 1.6522, 1.6526, 20NiCrMo2, 21NiCrMoS2, 20NCD2, 8620H
| Skład chemiczny w % | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gatunek stali | Norma | C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni | Mo | V | W | Cu | Inne |
| 20HNM | PN | 0.17–0.23 | 0.6–0.9 | 0.17–0.37 | max 0.035 | max 0.035 | 0.35–0.65 | 0.35–0.75 | 0.15–0.25 | – | – | max 0,3 | – |
| 22HNM | PN | 0.19–0.25 | 0.6–0.9 | 0.17–0.37 | max 0.035 | max 0.035 | 0.35–0.65 | 0.35–0.75 | 0.15–0.25 | – | – | max 0,3 | – |
| 20HNMA PN-89/H-84030.8 | PN | 0.17–0.23 | 0.6–0.9 | 0.10–0.25 | max 0.030 | max 0.030 | 0.35–0.65 | 0.40–0.70 | 0.15–0.25 | – | – | max 0,2 | Al 0,02–0,05 |
| 20NiCrMo2-2, 21NiCrMo2, 1.6523 | EN | 0.17–0.23 | 0.65–0.95 | max 0.4 | max 0.025 | max 0.035 | 0.35–0.70 | 0.4–0.7 | 0.15–0.25 | – | – | – | – |
| 20NiCrMo2F, 20NiCrMo2, 1.6522 | ISO | 0.17–0.23 | 0.60–0.95 | max 0.4 | max 0.025 | max 0.030 | 0.35–0.65 | 0.4–0.7 | 0.15–0.25 | – | – | max 0.3 | Al max 0.05 |
| 20NCD2, 20 NCD 2 | AFNOR | 0.17–0.23 | 0.65–0.95 | 0.10–0.35 | max 0.03 | max 0.025 | 0.40–0.65 | 0.4–0.7 | 0.15–0.25 | – | – | – | Al max 0.02 |
| 20NiCrMoS2-2, 21NiCrMoS2, 1.6526 | DIN | 0.17–0.23 | 0.65–0.95 | max 0.4 | max 0.025 | 0.02–0.04 | 0.35–0.70 | 0.4–0.7 | 0.15–0.25 | – | – | – | – |
| 20HGNM, 20ChGNM, 20KhGNM, 20ХГНМ | GOST | 0.18–0.23 | 0.7–1.1 | 0.17–0.37 | max 0.035 | max 0.035 | 0.4–0.7 | 0.4–0.7 | 0.15–0.25 | max 0.05 | max 0.2 | max 0.3 | N max 0.008, Ti max 0.03 |
| J1268, AISI 8620H, 8620 H, UNS H86200 | SAE | 0.17–0.23 | 0.60–0.95 | 0.15–0.35 | max 0.035 | max 0.040 | 0.35–0.65 | 0.35–0.75 | 0.15–0.25 | – | – | – | – |
Stal 20HNM i 22HNM – 20NiCrMo2-2, 8620H, 1.6523, 1.6522, 1.6526, 20NiCrMo2, 21NiCrMoS2, 20NCD2 – opis, zastosowanie i właściwości
Stal 20HNM i 22HNM to niskostopowe konstrukcyjne stale chromowo-niklowo-molibdenowe przeznaczone przede wszystkim do obróbki cieplno-chemicznej, głównie nawęglania, a następnie hartowania i odpuszczania. Po odpowiednio dobranej obróbce stale te łączą twardą, odporną na zużycie warstwę powierzchniową z wytrzymałym i ciągliwym rdzeniem.
Zawarte w stali chrom, nikiel i molibden zwiększają hartowność i umożliwiają uzyskanie korzystnych właściwości mechanicznych również w elementach o większych przekrojach. Niska zawartość węgla w rdzeniu pozwala zachować jego ciągliwość, natomiast nawęglanie zwiększa zawartość węgla w warstwie powierzchniowej, umożliwiając uzyskanie dużej twardości po hartowaniu.
Właściwości mechaniczne po obróbce
- Twardość powierzchni po nawęglaniu i hartowaniu: 58–62 HRC
- Wytrzymałość na rozciąganie Rm rdzenia: zależna od stanu obróbki cieplnej i wymiaru elementu
- Dobra ciągliwość i udarność rdzenia
- Zwiększona hartowność dzięki obecności Cr, Ni i Mo
- Wysoka odporność nawęglonej warstwy na zużycie i naciski powierzchniowe
Zastosowanie
Stal 20HNM i 22HNM stosuje się tam, gdzie wymagana jest bardzo twarda i odporna na zużycie powierzchnia oraz wytrzymały i ciągliwy rdzeń.
Typowe zastosowania:
- wały i czopy napędowe,
- koła zębate, korony zębate i wieńce przekładni,
- tuleje i sworznie,
- wałki rozrządu,
- elementy przekładni i mechanizmów narażonych na zużycie,
- części maszyn i pojazdów pracujące pod obciążeniami zmiennymi i udarowymi.
Przeznaczenie technologiczne
- Nawęglanie – podstawowa obróbka cieplno-chemiczna umożliwiająca uzyskanie warstwy powierzchniowej wzbogaconej w węgiel.
- Hartowanie – stosowane po nawęglaniu w celu uzyskania twardej struktury martenzytycznej warstwy.
- Odpuszczanie – przeprowadzane po hartowaniu w celu zmniejszenia naprężeń i uzyskania wymaganych właściwości użytkowych.
- Węgloazotowanie – alternatywna obróbka powierzchniowa polegająca na jednoczesnym wzbogacaniu warstwy w węgiel i azot.
Ogólne właściwości mechaniczne stali 20HNM i odpowiedników 22HNM, 20NiCrMo2-2, 1.6523, 8620H, 1.6522, 1.6526, 20NiCrMo2, 21NiCrMoS2, 20NCD2
Stal 20HNM charakteryzuje się korzystnym połączeniem wytrzymałości i plastyczności, dzięki czemu nadaje się na odpowiedzialne części maszyn poddawane obciążeniom zmiennym i udarowym. Wartości właściwości mechanicznych zależą od średnicy elementu, stanu dostawy oraz zastosowanej obróbki cieplnej.
| Parametr | Zakres wartości |
|---|---|
| Wytrzymałość na rozciąganie Rm | 660–1160 MPa |
| Granica plastyczności Re | 470–560 MPa |
| Praca łamania KU2 | 25–30 J |
| Wydłużenie względne A | 9–11% |
| Twardość w stanie wyżarzonym | max 229 HB |
| Gęstość | 7,85 g/cm³ |
Obróbka cieplna stali 20HNM – procesy, temperatury i chłodzenie
| Proces | Temperatura (°C) | Chłodzenie | Cel technologiczny |
|---|---|---|---|
| Wyżarzanie normalizujące | 860–900 | powietrze | Uzyskanie drobnoziarnistej i bardziej jednorodnej struktury |
| Wyżarzanie zmiękczające | 650–700 | powolne chłodzenie | Obniżenie twardości i poprawa obrabialności |
| Nawęglanie | 880–950 | zależnie od przyjętego cyklu technologicznego | Wzbogacenie warstwy powierzchniowej w węgiel |
| Węgloazotowanie | zależnie od zastosowanej technologii | zależnie od cyklu | Jednoczesne wzbogacenie powierzchni w węgiel i azot |
| Hartowanie po nawęglaniu | dobierana do zastosowanego cyklu i stanu warstwy | najczęściej odpowiednio dobrane medium hartownicze | Uzyskanie martenzytycznej struktury warstwy nawęglonej |
| Odpuszczanie | zwykle niskie odpuszczanie po hartowaniu warstwy | powietrze | Zmniejszenie naprężeń i stabilizacja wymaganych właściwości warstwy |
Właściwości po nawęglaniu, hartowaniu i odpuszczaniu stali 20HNM
Po prawidłowo przeprowadzonym cyklu nawęglania, hartowania i odpuszczania stal 20HNM łączy twardą i odporną na zużycie powierzchnię z ciągliwym i wytrzymałym rdzeniem.
| Parametr techniczny | Typowa charakterystyka |
|---|---|
| Twardość warstwy nawęglonej | możliwe wartości rzędu 58–62 HRC po odpowiednio dobranym nawęglaniu, hartowaniu i odpuszczaniu |
| Głębokość warstwy nawęglonej | dobierana technologicznie do wymagań elementu i warunków eksploatacji |
| Mikrostruktura warstwy powierzchniowej | głównie martenzyt wysokowęglowy z możliwym udziałem austenitu szczątkowego i węglików |
| Mikrostruktura rdzenia | zależna od cyklu obróbki cieplnej, przekroju elementu i szybkości chłodzenia |
| Odporność na ścieranie | wysoka po prawidłowym nawęglaniu i hartowaniu |
| Odporność rdzenia na obciążenia udarowe | korzystna dzięki niskiej zawartości węgla w rdzeniu oraz dodatkom Ni, Cr i Mo |
Wpływ pierwiastków stopowych na właściwości stali 20HNM i 22HNM
| Pierwiastek | Wpływ na stal |
|---|---|
| Węgiel C | Decyduje o możliwości zwiększenia twardości. Niska zawartość w rdzeniu sprzyja zachowaniu ciągliwości, natomiast nawęglanie zwiększa jego zawartość w warstwie powierzchniowej. |
| Chrom Cr | Zwiększa hartowność, wpływa na właściwości po hartowaniu oraz uczestniczy w tworzeniu węglików. |
| Nikiel Ni | Poprawia ciągliwość i udarność oraz sprzyja uzyskaniu wytrzymałego rdzenia. |
| Molibden Mo | Zwiększa hartowność i korzystnie wpływa na właściwości stali po obróbce cieplnej. |
| Mangan Mn | Zwiększa hartowność i wpływa na przebieg przemian podczas obróbki cieplnej. |
| Krzem Si | Pełni między innymi funkcję odtleniającą podczas wytwarzania stali i wpływa na właściwości osnowy. |
| Fosfor P | Pierwiastek ograniczany ze względu na jego niekorzystny wpływ na ciągliwość i udarność przy nadmiernej zawartości. |
| Siarka S | Zwykle ograniczana; w określonych odmianach stali może być celowo regulowana dla poprawy skrawalności. |
| Miedź Cu | W tych stalach występuje przede wszystkim jako pierwiastek o ograniczonej dopuszczalnej zawartości. |
| Glin Al | Może być stosowany do odtleniania i regulowania struktury stali. |
| Azot N | Występuje w niewielkich ilościach; ma znaczenie także w procesach cieplno-chemicznych wykorzystujących nasycanie powierzchni azotem. |
| Tytan Ti | Silny pierwiastek węgliko- i azotkotwórczy, mogący wpływać na wielkość ziarna i stabilność wydzieleń. |
Asortyment stali 20HNM i odpowiedników 1.6523, 1.6522, 1.6526, 20NiCrMo2-2
Stale konstrukcyjne stopowe do nawęglania, takie jak 20HNM, 22HNM, 20NiCrMo2-2, 1.6523, 1.6522, 1.6526, 20NiCrMo2, 21NiCrMoS2, 8620H i 20NCD2, mogą być oferowane w różnych postaciach hutniczych i stanach obróbki.
| Rodzaj wyrobu | Opis |
|---|---|
| Pręty walcowane | Pręty okrągłe walcowane na gorąco |
| Pręty kute | Pręty kute przeznaczone między innymi na elementy o większych przekrojach |
| Płaskowniki | Płaskowniki walcowane lub kute |
| Odkuwki | Wały, pierścienie, tuleje i inne elementy wykonywane jako odkuwki |
Inne stale do nawęglania
12HN3A – stal do nawęglania chromowo-niklowa, 1.5752, 12H2N4A, 15NiCr13, 16NiCrMo12
12H2N4A – stal do nawęglania chromowo-niklowa
15HN – stal do nawęglania chromowo-niklowa, 15CrNi6, 1.5919, 1.5918
17HNM – stal konstrukcyjna do nawęglania chromowo-niklowo-molibdenowa, 18CrNiMo7-6, 1.6587
18HGT – stal konstrukcyjna do nawęglania chromowo-manganowo-tytanowa, 18ChGT, 18KHGT
18H2N2 – stal do nawęglania chromowo-niklowa, 18CrNi8, 1.5920
18H2N4WA, 18H2N4MA – stal konstrukcyjna do nawęglania, X19NiCrMo4, 1.2764
20H2N4A – stal do nawęglania chromowo-niklowa, 20KH2N4A, 20Ch2N4A
20HNM – stal chromowo-niklowo-molibdenowa, 22HNM, 20NiCrMo2-2, 1.6523, 1.6522, 1.6526
Pozostałe stale konstrukcyjne stopowe
Stale konstrukcyjne stopowe do nawęglania
Stale konstrukcyjne stopowe do azotowania
Stale konstrukcyjne stopowe sprężynowe
Stale konstrukcyjne stopowe łożyskowe
Stale konstrukcyjne stopowe do ulepszania cieplnego
Stale konstrukcyjne stopowe do pracy w podwyższonych temperaturach – stale kotłowe